최근 메모리반도체 가격하락과 미중 무역갈등 심화로 반도체 산업의 불확실성이 높아지는 가운데, 이를 타개하기 위한 방안으로 3차원(3D) 메모리와 관련된 기술개발과 특허출원이 활발하다.
6일 특허청에 따르면 3D 메모리 관련 출원은 2013년 이전에는 연 150건 이하에 불과했지만, 2014년을 기점으로 급격히 늘어 매년 300여건의 출원이 이어진다.
3D 메모리 기술은 반도체 소자를 여러 층 쌓아 단위면적당 저장용량을 극대화하는 제조공법이다.
대표적인 제품으로 비휘발성 메모리 분야에서의 3D 낸드플래시, 휘발성 메모리 분야에서의 광대역 폭 메모리(HBM)가 있다.
3D 낸드플래시는 기존 2D 반도체 제조에서 각광받던 미세공정 기술이 한계에 부딪히자 이를 극복하기 위해 2차원으로 배열된 반도체 소자를 수직으로 쌓은 메모리반도체로, 현재 96층 3D 낸드플래시가 양산된다.
이런 3D 낸드플래시는 대용량·고속 처리가 요구되는 인공지능, 가상현실, 빅데이터 분야에서 널리 사용돼 시장규모가 급속히 커진다.
최근 5년간 출원인별 동향을 보면 내국인이 78.6%, 외국인이 21.4%를 차지했다.
삼성전자와 SK하이닉스가 메모리반도체 분야에서 후발업체와의 기술 '초격차'(넘볼 수 없는 차이)를 유지하기 위해 기술개발을 지속한 결과로 분석된다.
광대역 폭 메모리는 DRAM을 여러 층 쌓은 뒤, 실리콘관통전극(TSV)을 이용해 상호 연결한 다층 메모리반도체로, 전력 소모가 적고 데이터 처리용량이 높다.
GPU 등 시스템반도체와 연결이 쉽다는 장점으로 차세대 반도체 기술로 주목받는다.
3D 낸드플래시와 마찬가지로 광대역 폭 메모리 분야에서도 우리나라 기업이 특허출원을 주도하고 있는데, 최근 5년간 출원 113건 중 81.4%(92건)를 삼성전자와 SK하이닉스에서 출원했다.
외국 출원기업으로는 TSMC, 인텔, 마이크론 등이 있다.
이동영 특허청 전자부품심사팀장은 "메모리반도체 수요 감소에 따른 가격하락으로 반도체 위기론이 대두되지만, 4차 산업혁명이 본격화하면 인공지능, 사물인터넷 등에 필요한 고성능 메모리 수요는 늘 수밖에 없을 것"이라며 "경쟁국을 따돌리고 메모리반도체 세계 1위를 고수하려면 3D 반도체 등 관련 연구개발을 지속할 필요가 있다"고 밝혔다.
